DE102021208913A1 - Elektrolytlösung für lithium-sekundärbatterie und lithium-sekundärbatterie, die diese enthält - Google Patents

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Abstract

Die Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie enthält: ein Lithiumsalz, ein Lösungsmittel und ein funktionelles Additiv, wobei das funktionelle Additiv ein Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat, ausgedrückt durch nachstehende Formel 1, enthält:

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie und eine Lithium-Sekundärbatterie, die diese enthält.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung bereit und können keinen Stand der Technik darstellen.
  • Eine Lithium-Sekundärbatterie ist eine Energiespeichervorrichtung, die aus einer Kathode, die Lithium bereitstellt, und einer Anode, die das Lithium während eines Aufladens aufnimmt, einem Elektrolyten, der ein Lithiumionen-Übertragungsmedium ist, und einem Separator, der die Kathode und die Anode voneinander trennt, besteht. Die Lithium-Sekundärbatterie erzeugt und speichert eine elektrische Energie durch eine Änderung des chemischen Potentials, wenn Interkalation/Deinterkalation von Lithiumionen an der Kathode und der Anode durchgeführt wird.
  • Die Lithium-Sekundärbatterie wurde hauptsächlich in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung verwendet, aber in letzter Zeit, mit der Kommerzialisierung eines Elektrofahrzeugs (EV) und eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), wurde die Lithium-Sekundärbatterie auch als Energiespeichermittel des Elektrofahrzeugs und des Hybrid-Elektrofahrzeugs verwendet.
  • Derweil wurden Forschungen zur Erhöhung der Energiedichte der Lithium-Sekundärbatterie durchgeführt, um die Fahrstrecke des Elektrofahrzeugs zu steigern, und die Energiedichte der Lithium-Sekundärbatterie kann durch eine hohe Kapazität der Kathode erhöht werden.
  • Die hohe Kapazität der Kathode kann durch Ni-Anreicherung, das eine Methode zum Erhöhen von Ni-Gehalten eines auf Ni-Co-Mn-basierten Oxids, das ein aktives Kathodenmaterial bildet, ist, oder durch Spannungserhöhung der Kathodenladespannung erreicht werden.
  • Da jedoch das Ni-Co-Mn-basierte Oxid im Ni-reichen Zustand eine hohe Grenzflächenreaktivität und eine instabile Kristallstruktur hat, wird eine Verschlechterung während eines Zyklus beschleunigt, so dass es schwierig ist, eine lange Lebensdauerleistung zu erreichen.
  • Das Vorangehende soll lediglich zum Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung beitragen und soll nicht bedeuten, dass die vorliegende Offenbarung in den Geltungsbereich des verwandten Stands der Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellt eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie und eine Lithium-Sekundärbatterie, die diese enthält, bereit, die die Lebensdauereigenschaften der Lithium-Sekundärbatterie verbessern kann.
  • Gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung enthält eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie ein Lithiumsalz, ein Lösungsmittel und ein funktionelles Additiv, wobei das funktionelle Additiv ein Hochspannungsadditiv enthält, dass ein Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat, ausgedrückt durch nachstehende Formel 1, sein kann:
    Figure DE102021208913A1_0002
  • Eine zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs ist gleich oder kleiner als 3,0 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht des Elektrolyten.
  • Es ist bevorzugt, dass die zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs 1,0 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Elektrolytlösung ist.
  • Das funktionelle Additiv enthält ferner ein Anodenfilmadditiv, dass ein Vinylencarbonat (VC) ist.
  • Das Anodenfilmadditiv wird in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Elektrolytgewicht, zugegeben.
  • Das Lithiumsalz ist jede Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCl, LiBr, LiI, LiB10Cl10, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiN (SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiB (C6H5)4, Li(SO2F)2N (LiFSI) und (CF3SO2)2NLi oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon.
  • Das Lösungsmittel ist jedes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Carbonat-basierten Lösungsmittel, einem Ester-basierten Lösungsmittel, einem Ether-basierten Lösungsmittel oder einem Keton-basierten Lösungsmittel oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon.
  • Derweil, gemäß einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung, enthält eine Lithium-Sekundärbatterie die oben beschriebene Elektrolytlösung und enthält ferner eine Kathode einschließlich eines aktives Kathodenmaterial, das Ni, Co und Mn enthält; eine Anode einschließlich einem oder zwei oder mehr aktiver Anodenmaterialien, ausgewählt aus Materialien basierend auf Kohlenstoff (C) oder basierend auf Silicium (Si); und einen Separator, der zwischen der Kathode und der Anode angeordnet ist.
  • Die Kathode hat einen Ni-Gehalt von 60 Gew.-% oder mehr.
  • Da durch Verwenden der Elektrolytlösung, die das Hochspannungsadditiv enthält, eine Oxidationsstabilität von 4,6 V oder mehr gewährleistet und somit die Nichtreaktivität bei Hochspannung unterdrückt wird, kann gemäß den Formen der vorliegenden Offenbarung ein Effekt des Verbesserns der Lebensdauereigenschaften der Lithium-Sekundärbatterie erwartet werden.
  • Ferner können Leistungseigenschaften der Lithium-Sekundärbatterie durch Verringerung eines Zellwiderstands verbessert werden.
  • Ferner, da die Lebensdauerstabilität bei den hohen Temperaturen und den hohen Spannungen gewährleistet ist, kann die Produktivität der Batterie verbessert werden.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • Figurenliste
  • Um die Offenbarung gut verstehen zu können, werden nun verschiedene Ausführungsformen davon beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird, in denen:
    • 1 und 2 Grafiken sind, die Ergebnisse von Lade-/Entladeversuchen gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung und eines Vergleichsbeispiels zeigen; und
    • 3 eine Fotografie ist, die eine Kathodenoberfläche vor und nach Lade-/Entladevorgängen gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung und einem Vergleichsbeispiel zeigt.
  • Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Referenznummern gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
  • Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung ist ein Material, das einen Elektrolyten bildet, der in der Lithium-Sekundärbatterie angewendet wird, und ein Lithiumsalz, ein Lösungsmittel und ein funktionelles Additiv enthält.
  • Das Lithiumsalz kann jede Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCl, LiBr, LiI, LiB10Cl10, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiN (SO2C2F5)2, Li (CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiB (C6H5)4, Li(SO2F)2N (LiFSI) und (CF3SO2)2 NLi oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon sein.
  • In diesem Fall kann eine Gesamtmenge des Lithiumsalzes mit einer Konzentration von 0,1 bis 1,2 M in der Elektrolytlösung vorhanden sein.
  • Ferner kann als Lösungsmittel jedes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Carbonat-basierten Lösungsmittel, einem Ester-basierten Lösungsmittel, einem Ether-basierten Lösungsmittel oder einem Keton-basierten Lösungsmittel oder einer Mischung aus zwei oder mehreren davon verwendet werden.
  • In diesem Fall können als Carbonat-basiertes Lösungsmittel Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Dipropylcarbonat (DPC), Methylpropylcarbonat (MPC), Ethylpropylcarbonat (EPC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC), Fluorethylencarbonat (FEC), Vinylencarbonat (VC) und dergleichen verwendet werden. Ferner können als Esterbasiertes Lösungsmittel γ-Butyrolacton (GBL), n-Methylacetat, n-Ethylacetat, n-Propylacetat und dergleichen verwendet werden, und als Ether-basiertes Lösungsmittel können Dibutylether und dergleichen verwendet werden, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Das Lösungsmittel kann ferner auch ein aromatisches Kohlenwasserstoff-basiertes organisches Lösungsmittel einschließen. Als detaillierte Beispiele für das aromatische Kohlenwasserstoff-basierte organische Lösungsmittel können Benzol, Fluorbenzol, Brombenzol, Chlorbenzol, Cyclohexylbenzol, Isopropylbenzol, n-Butylbenzol, Octylbenzol, Toluol, Xylol, Mesitylen und dergleichen verwendet werden, und können allein oder in Kombination davon verwendet werden.
  • Derweil kann als funktionelles Additiv, das der Elektrolytlösung gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung zugegeben wird, ein Hochspannungsadditiv verwendet werden, das ein Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat (im Folgenden als „DFDEC“ bezeichnet), ausgedrückt durch nachstehende Formel 1, sein kann:
    Figure DE102021208913A1_0003
  • In diesem Fall dient das Hochspannungsadditiv, das das Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat (DFDEC) ist, dazu, Oxidationsstabilität der Elektrolytlösung zu verbessern und eine Grenzfläche zwischen der Kathode und der Elektrolytlösung bei einer hohen Spannung zu stabilisieren, und das Hochspannungsadditiv wird vorzugsweise in einer Menge von 3,0 Gew.-% oder weniger, basierend auf dem Gewicht der Elektrolytlösung, und noch bevorzugter in einer Menge von 1,0 bis 3,0 Gew.-% zugegeben.
  • Wenn die zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs größer als 3,0 Gew.-% ist, erhöht sich der Zellwiderstand aufgrund des Bildens einer übermäßigen Oberflächenpassivierungsschicht, und somit kann die Lebensdauer eher verringert werden. Ferner, wenn die zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs kleiner als 1,0 Gew.-% ist, kann der Effekt einer Oxidationsstabilitätsverbesserung der Elektrolytlösung unzureichend sein, und es kann schwierig sein, die Oberflächenpassivierungsschicht ausreichend zu bilden, so dass der erwartete Effekt unzureichend sein kann.
  • Derweil kann als funktionelles Additiv ferner ein Anodenfilmadditiv zugegeben werden, das zur Bildung eines Films auf der Anode dient. Beispielsweise kann als Anodenfilmadditiv Vinylencarbonat (VC) verwendet werden.
  • In diesem Fall ist es bevorzugt das Anodenfilmadditiv in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Elektrolytlösung, zuzugeben. Bevorzugter kann die zugegebene Menge des Anodenfilmadditivs 1,5 bis 2,5 Gew.-% sein.
  • Wenn die zugegebene Menge des Anodenfilmadditivs kleiner als 0,5 Gew.-% ist, können die Lebensdauereigenschaften der Zelle erniedrigt werden, wohingegen, wenn die zugegebene Menge des Anodenfilmadditivs größer als 3,0 Gew.-% ist, der Zellenwiderstand aufgrund des Bildens der übermäßigen Oberflächenpassivierungsschicht erhöht wird und somit die Batterieleistung erniedrigt werden kann.
  • Derweil enthält die Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung zusätzlich zu der oben beschriebenen Elektrolytlösung eine Kathode, eine Anode und einen Separator.
  • Die Kathode enthält ein NCM-basiertes aktives Kathodenmaterial, das Ni, Co und Mn enthält. Insbesondere ist es in der vorliegenden Form bevorzugt, dass das in der Kathode enthaltene aktive Kathodenmaterial nur aus dem aktiven Kathodenmaterial auf NCM-Basis besteht, das Ni in der Menge von 60 Gew.-% oder mehr enthält.
  • Ferner enthält die Anode ein oder zwei oder mehr aktive Anodenmaterialien, ausgewählt aus Materialien basierend auf Kohlenstoff (C) oder basierend auf Silicium (Si).
  • Als aktives Anodenmaterial basierend auf Kohlenstoff (C) kann mindestens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus künstlichem Graphit, natürlichem Graphit, graphitierte Kohlenstofffaser, graphitierte Mesokohlenstoff-Mikroperle, Fulleren und amorphem Kohlenstoff, verwendet werden.
  • Ferner schließt das aktive Anodenmaterial basierend auf Silicium (Si) Siliciumoxid, Siliciumpartikel und Partikel aus einer Siliciumlegierung ein.
  • Derweil werden die Kathode und die Anode in einer Weise hergestellt, dass eine Elektrodenaufschlämmung durch Mischen eines leitfähigen Materials, eines Bindemittels und eines Lösungsmittels mit den aktiven Materialien der Kathode/Anode hergestellt wird, und dann wird die Elektrodenaufschlämmung direkt auf einen Stromkollektor aufgetragen und getrocknet. In diesem Fall kann als Stromkollektor Aluminium (A1) verwendet werden, aber der Stromkollektor ist nicht darauf beschränkt. Da das oben beschriebene Elektrodenherstellungsverfahren in der Fachwelt, auf die sich die vorliegende Offenbarung bezieht, gut bekannt ist, wird in der Beschreibung auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet.
  • Das Bindemittel dient dazu, die jeweiligen aktiven Materialpartikel gut aneinander oder an den Stromkollektor zu binden, und beispielsweise kann als Bindemittel Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Diacetylcellulose, Polyvinylchlorid, carboxyliertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polymer einschließlich Ethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Styrol-Butadien-Kautschuk, acrylierter Styrol-Butadien-Kautschuk, Epoxidharz oder Nylon verwendet werden, aber das Bindemittel ist nicht darauf beschränkt.
  • Ferner wird das leitfähige Material verwendet, um der Elektrode Leitfähigkeit zu verleihen, und in der daraus bestehenden Batterie kann jedes elektronisch leitfähige Material verwendet werden, ohne das Auftreten einer chemischen Veränderung zu verursachen. Beispielsweise können als leitfähiges Material natürlicher Graphit, künstlicher Graphit, Ruß, Acetylenschwarz, Ketjenschwarz, Kohlenstofffaser, Metallpulver aus Kupfer, Nickel, Aluminium oder Silber und Metallfaser verwendet werden, und ferner kann jedes oder ein Gemisch aus einem oder mehreren leitfähigen Materialien, wie Polyphenylenderivate, verwendet werden.
  • Der Separator verhindert einen Kurzschluss zwischen der Kathode und der Anode und stellt einen Bewegungspfad von Lithium-Ionen bereit. Als Separator können bekannte Materialien wie Polyolefin-basierte Polymermembranen, wie Polypropylen, Polyethylen, Polyethylen/Polypropylen, Polyethylen/Polypropylen/Polyethylen und Polypropylen/Polyethylen/Polypropylen oder Mehrfachschichten davon, ein mikroporöser Film, ein gewebter Stoff und ein nicht gewebter Stoff verwendet werden. Ferner kann ein Film verwendet werden, der durch Beschichten eines porösen Polyolefinfilms mit einem Harz, das eine ausgezeichnete Stabilität hat, erhalten wird.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung anhand verschiedener Formen der vorliegenden Offenbarung und Vergleichsbeispielen beschrieben.
  • < Experiment 1> Experiment der Lade-/Entladeeigenschaften (Halbzelle) bei hoher Temperatur (45° C) gemäß der Art des funktionellen Additivs und einer zugegebenen Menge
  • Um die Lade-/Entladeeigenschaften gemäß der Art des der Elektrolytlösung zugegebenen funktionellen Additivs auf die Halbzelle, und der davon zugegebenen Menge zu ermitteln, wurden die Anfangskapazität und die Kapazitätserhaltungsrate nach 50 Zyklen bei hoher Temperatur (45° C) gemessen, während die Art und die zugegebene Menge des funktionellen Additivs, wie in Tabelle 1 unten gezeigt, geändert wurden, und die Messergebnisse sind in Tabelle 1 und 1 dargestellt.
  • In diesem Fall wurden die Zyklen bei 2,5 - 4,6V @ 0,1C 2Cyc + 1C, 45° C durchgeführt, das zur Herstellung der Elektrolytlösung verwendete Lithiumsalz war 0,5M LiPF6 + 0,5 LiFSI, und das durch Mischen von Ethylencarbonat (EC): Ethylmethylcarbonat (EMC): Dimethylcarbonat (DEC) im Volumenverhältnis von 25:45:30 erhaltene Lösungsmittel wurde verwendet.
  • Ferner wurde NCM622 als Kathode und Kohlenstoff als Anode verwendet. [Tabelle 1]
    Abschnitt Additiv Anfangskapazität @1C 1stcyc (mah/g) Kapazitätserhaltungsrate @1C 100cyc (%)
    VC DFDEC
    Nr. 1 Vergleichsbeispiel 2,0 - 205 84,5
    Nr. 2 Ausführungsform 2,0 1,0 198 93,6
    Nr. 3 Ausführungsform 2,0 2,0 215 88,5
    Nr. 4 Ausführungsform 2,0 3,0 208 88,7
  • Wie in Tabelle 1 und 1 bestätigt werden kann, wurde die Kapazitätserhaltungsrate verbessert, wenn das Hochspannungsadditiv gemäß der vorliegenden Offenbarung zusammen mit dem VC verwendet wurde, während die Art und die zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs (Nr. 2 bis 4) verändert wurde, verglichen zu dem Fall, dass nur das VC als allgemeines funktionelles Additiv im verwandten Stand der Technik (Nr. 1) verwendet wurde.
  • Dementsprechend wurde bestätigt, dass im Falle des Zugebens von Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat (DFDEC), das das in der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagenen Hochspannungsadditiv ist, zu der Elektrolytlösung in der Menge von 3,0 Gew.-% oder weniger der Effekt der Verbesserung der Hochtemperaturlebensdauer erwartet werden konnte. Insbesondere wurde im Falle des Zugebens von Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat (DFDEC) als Hochspannungsadditiv zu der Elektrolytlösung in der Menge von 1,0 bis 3,0 Gew.-% bestätigt, dass die Hochtemperaturlebensdauer verbessert wurde.
  • Derweil, im Fall von Nr. 2, bei dem DFDEC in der Menge von 1,0 Gew.-% zugegeben wurde, war die Anfangskapazität verglichen zu Nr. 1, dem Vergleichsbeispiel, klein, aber die Kapazitätserhaltungsrate war wesentlich höher. Somit wurde bestätigt, dass ab 30 Zyklen oder mehr die Kapazität von Nr. 2 eine bessere Kapazitätserhaltung aufweist als Nr. 1.
  • <Experiment 2> Experiment der Lade-/Entladeeigenschaften (Vollzelle) bei hoher Temperatur (45°C) gemäß der Art des funktionellen Additivs
  • Um die Lade-/Entladeeigenschaften gemäß der Art des der Elektrolytlösung zugegebenen funktionellen Additivs auf die Vollzelle zu ermitteln, wurden die Anfangskapazität und die Kapazitätserhaltungsrate nach 50 Zyklen bei hoher Temperatur (45°C) gemessen, während die Art des funktionellen Additivs, wie in Tabelle 2 unten gezeigt, geändert wurde, und die Messergebnisse sind in Tabelle 2 und 2 dargestellt. Ferner, um den Schutzeffekt der Kathodenoberfläche gemäß der Zugabe des funktionellen Additivs zur Elektrolytlösung zu ermitteln, wurde die Kathodenoberfläche nach 50 Zyklen betrachtet, und das Ergebnis ist in 3 dargestellt.
  • In diesem Fall wurden die Zyklen bei 2,5 - 4,5V @ 1C, 45° C durchgeführt, das zur Herstellung der Elektrolytlösung verwendete Lithiumsalz war 0,5M LiPF6 + 0,5 LiFSI, und das durch Mischen von Ethylencarbonat (EC): Ethylmethylcarbonat (EMC): Dimethylcarbonat (DEC) im Volumenverhältnis von 25:45:30 erhaltene Lösungsmittel, wurde verwendet.
  • Ferner wurde NCM622 als Kathode und Kohlenstoff als Anode verwendet. In diesem Fall war das Beschichtungsverhältnis der Kathode NCM622 : Leitfähiges Mittel : PVdF = 86 : 7 : 7. [Tabelle 2]
    Abschnitt Additiv Anfangskapazität @1C 1stcyc (mah/g) Hochtemperaturlebensdauer @1C 50cyc (%)
    VC DFDEC
    Nr. 5 Vergleichsbeispiel 2,0 - 188,5 90, 3
    Nr. 6 Ausführungsform 2,0 2,0 192,2 90,7
  • Wie in Tabelle 2 und 2 bestätigt werden kann, wurden die Anfangskapazität und die Kapazitätserhaltungsrate verbessert, wenn das Hochspannungsadditiv gemäß der vorliegenden Offenbarung zusammen mit dem VC (Nr. 5) verwendet wurde, verglichen mit dem Fall, dass nur das VC als allgemeines funktionelles Additiv im verwandten Stand der Technik (Nr. 5) verwendet wurde.
  • Ferner, wie in 3 bestätigt wird, wurde bestätigt, dass im Fall von Nr. 5 nach 50 Zyklen Risse auf der Kathodenoberfläche erzeugt wurden.
  • Im Falle von Nr. 6 wurde jedoch bestätigt, dass sogar nach 50 Zyklen kein Riss erzeugt wurde und ein gleichmäßiger Film gebildet wurde und auf der Kathodenoberfläche erhalten blieb.
  • Dementsprechend lässt sich schließen, dass sich durch die Zugabe des funktionellen Additivs ein gleichmäßiger Film, der als Passivierungsfilm dient, auf der Kathodenoberfläche gebildet hat und der gleichmäßige Film sogar nach 50 Zyklen beibehalten wurde, um die Kapazitätserhaltungsrate zu verbessern.
  • Es wurde bestätigt, dass die Kapazitätserhaltungsrate verbessert wurde, wenn das Hochspannungsadditiv gemäß der vorliegenden Offenbarung zusammen mit dem VC verwendet wurde, während die Art und die zugegebene Menge des Hochspannungsadditivs (Nr. 2 bis 4) verändert wurde verglichen zu dem Fall, dass nur das VC als allgemeines funktionelles Additiv im verwandten Stand der Technik (Nr. 1) verwendet wurde.
  • Obwohl bestimmte Formen der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung illustriert und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie, die Elektrolytlösung umfasst: ein Lithiumsalz; ein Lösungsmittel; und ein funktionelles Additiv, das ein Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat, ausgedrückt durch nachstehende Formel 1, enthält:
    Figure DE102021208913A1_0004
  2. Elektrolytlösung nach Anspruch 1, wobei eine zugegebene Menge des Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonats gleich oder kleiner als 3,0 Gew.-%, basierend auf einem Gewicht der Elektrolytlösung, ist.
  3. Elektrolytlösung nach Anspruch 2, wobei die zugegebene Menge des Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonats 1,0 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Elektrolytlösung, ist.
  4. Elektrolytlösung nach Anspruch 1, wobei das funktionelle Additiv ferner ein Vinylencarbonat (VC) enthält.
  5. Elektrolytlösung nach Anspruch 4, wobei das VC in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Elektrolytlösung, zugegeben wird.
  6. Elektrolytlösung nach Anspruch 1, wobei das Lithiumsalz jede Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCl, LiBr, LiI, LiB10Cl10, LiCF3O3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiB(C6H5)4, Li(SO2F)2N (LiFSI) und (CF3SO2)2NLi oder eine Mischung von zwei oder mehreren davon.
  7. Elektrolytlösung nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel jede Substanz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Carbonat-basierten Lösungsmittel, einem Ester-basierten Lösungsmittel, einem Ether-basierten Lösungsmittel oder einem Keton-basierten Lösungsmittel oder eine Mischung von zwei oder mehreren davon.
  8. Lithium-Sekundärbatterie umfassend eine Elektrolytlösung einschließlich: ein Lithiumsalz; ein Lösungsmittel; und ein funktionelles Additiv, das ein Bis(2,2,2-trifluorethyl)carbonat, ausgedrückt durch nachstehende Formel 1, enthält:
    Figure DE102021208913A1_0005
  9. Lithium-Sekundärbatterie nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Kathode einschließlich einem aktiven Kathodenmaterial, das Ni, Co und Mn enthält; eine Anode einschließlich einem oder zwei oder mehr aktiver Anodenmaterialien ausgewählt aus Materialien basierend auf Kohlenstoff (C) oder basierend auf Silicium (Si); und einen Separator, der zwischen der Kathode und der Anode angeordnete ist.
  10. Lithium-Sekundärbatterie nach Anspruch 9, wobei die Kathode einen Ni-Gehalt von 60 Gew.-% oder mehr hat.
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